Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

принцип действия, схемы, таблица типов термопар и т.д.

Термопары — это наиболее распространенное устройство для измерения температуры. Термопары генерируют напряжение при нагревании и возникающий ток позволяет проводить измерения температуры. Отличается своей простотой, невысокой стоимостью, но внушительной долговечностью. Благодаря своим преимуществам, термопара используется повсеместно.

Стандартная термопара
Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Принцип работы термопары

Термопара представляет собой два провода, изготовленных из различных металлов. Эти два провода скреплены или сварены вместе и образуют спай. Когда на этот спай оказывают воздействие изменения температуры, то термопара реагирует на них генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры.

Если термопара подсоединена к электрической цепи, то величина генерируемого напряжения будет отображаться на шкале измерительного прибора.

Затем показания прибора могут быть преобразованы в температурные показания с помощью таблицы. На некоторых приборах шкала откалибрована непосредственно в градусах.

Термопара в электрической цепи

Спай термопары

В конструкции большинства термопар предусмотрен только один спай. Однако, когда термопара подсоединяется к электрической цепи, то в точках ее подсоединения может образовываться еще один спай.

Цепь термопары

Цепь, показанная на рисунке, состоит из трех проводов, помеченных как А, В и С. Провода скручены между собой и помечены как D и Е. Спай представляет собой дополнительный спай, который образуется, когда термопара подсоединяется к цепи. Этот спай называется свободным (холодным) спаем термопары. Спай Е — это рабочий (горячий) спай. В цепи находится измерительный прибор, который измеряет разницу величин напряжения на двух спаях.

Два спая соединены таким образом, что их напряжение противодействует друг другу. Таким образом, на обоих спаях генерируется одна и та же величина напряжения и показания прибора будут равны нулю.

Так как существует прямо пропорциональная зависимость между температурой и величиной напряжения, генерируемой спаем термопары, то два спая будут генерировать одни и те же величины напряжения, когда температура на них будет одинаковой.

Воздействие нагрева одного спая термопары

Когда спай термопары нагревается, величина напряжения повышается прямо пропорционально. Поток электронов от нагретого спая протекает через другой спай, через измерительный прибор и возвращается обратно на горячий спай. Прибор показывает разницу напряжения между двумя спаями. Разность напряжения между двумя спаями. Разность напряжения, показываемая прибором, преобразуется в температурные показания либо с помощью таблицы, либо прямо отображается на шкале, которая откалибрована в градусах.

Холодный спай термопары

Холодный спай часто представляет собой точку, где свободные концы проводов термопары подсоединяются к измерительному прибору.

В силу того, что измерительный прибор в цепи термопары в действительности измеряет разность напряжения между двумя спаями, то напряжение холодного спая должно поддерживаться на неизменном уровне, насколько это возможно. Поддерживая напряжение на холодном спае на неизменном уровне мы тем самым гарантируем, что отклонение в показаниях измерительного прибора свидетельствует о изменении температуры на рабочем спае.

Если температура вокруг холодного спая меняется, то величина напряжения на холодном спае также изменится. В результате изменится напряжение на холодном спае. И как следствие разница в напряжении на двух спаях тоже изменится, что в конечном итоге приведет к неточным показаниям температуры.

Для того, чтобы сохранить температуру на холодном спае на неизменном уровне во многих термопарах используются компенсирующие резисторы. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, так что температура воздействует на спай и резистор одновременно.

Цепь термопары с компенсирующим резистором

Рабочий спай термопары (горячий)

Рабочий спай — это спай, который подвержен воздействию технологического процесса, чья температура измеряется. Ввиду того, что напряжение, генерируемое термопарой прямо пропорционально ее температуре, то при нагревании рабочего спая, он генерирует больше напряжения, а при охлаждении — меньше.

Рабочий спай и холодный спай

Типы термопары

Термопары конструируются с учетом диапазона измеряемых температур и могут изготавливаться из комбинаций различных металлов. Комбинация используемых металлов определяет диапазон температур, измеряемых термопарой. По этой причине была разработана маркировка с помощью букв для обозначения различных типов термопар. Каждому типу присвоено соответствующее буквенное обозначение, и это буквенное обозначение указывает на комбинацию используемых металлов в данной термопаре.

Типы термопар и диапазон их температур

Когда термопара подключается к электрической цепи, то она не будет работать нормально пока не будет соблюдена полярность при подключении. Плюсовые провода должны быть соединены вместе и подсоединены к плюсовому выводу цепи, а минусовые к минусовому. Если провода перепутать, то рабочий спай и холодный спай не будут в противофазе и показания температуры будут неточными. Одним из способов определения полярности проводов термопары -это определение по цвету изоляции на проводах. Помните, что минусовой провод во всех термопарах — красный.

Цвет изоляции проводов термопар

Во многих случаях приходится использовать провода для удлинения протяженности цепи термопары. Цвет изоляции соединительных проводов также несет в себе информацию. Цвет внешней изоляции соединительных проводов — разный, в зависимости от производителя, однако цвет первичной изоляции проводов обычно соответствует кодировке, указанной в таблице выше.

Неисправности термопары

Если термопара выдает неточные показания температуры, и было проверено, что нет ослабленных соединений, то причина может крыться либо в регистрирующем приборе, либо в самой термопаре, первым обычно проверяется регистрирующий прибор, так как приборы чаще выходят из строя, чем термопары.

Более того, если прибор показывает хоть какие-нибудь показания, пусть даже неточные, то, скорей всего, дело не в термопаре. Если термопара неисправна, то обычно она не выдает вообще никакого напряжения, и прибор не будет выдавать никаких показаний. Если показаний на приборе нет совсем, то вероятно дело в термопаре.

Если Вы подозреваете, что термопара вышла из строя, то проверьте ее сигнал на выходе с помощью прибора, который называется милливольтный потенциометр, который используется для измерения малых величин напряжения.

Потенциометр

Трехпроводная схема подключения термосопротивления | Сиб Контролс

Трехпроводное подключение RTD

Компромиссом между двухпроводной и четырехпроводной схемой подключения датчика температуры RTD является трехпроводная схема, которая выглядит следующим образом:

 

Вольтметр «A» измеряет сумму напряжений на RTD и на нижнем по схеме токоподводящем проводе. Вольтметр «B» измеряет падение напряжения только на верхнем по схеме проводе. Если оба провода будут иметь одинаковое сопротивление, то разница показаний вольтметра «А» и вольтметра «B» дадут падение напряжения на датчике RTD:

VRTD = Vmeter(A) − Vmeter(B)

Если сопротивления двух соединительных проводов точно идентичны (включая электрическое сопротивление любых соединений в контуре измерений), то рассчитанное напряжение будет точно соответствовать напряжению на датчике RTD, и ошибки за счет паразитного сопротивления соединительных проводов не будет.

Но любая разница в сопротивлении проводов тут же скажется на точности измерений. Таким образом, мы видим, что схема RTD с тремя соединительными проводами уменьшает стоимость соединения (за счет экономии кабельной продукции по отношению к четырех проводной схеме соединений), однако применение данной схемы соединений, отрицательно сказывается на точности измерений.

Нужно понимать, что в реальном применении RTD с трехпроводной схемой соединений показывающие вольтметры не используются. На практике, при использовании RTD применяются аналоговые или цифровые схемы, которые определяют величины напряжений и выполняют необходимые расчеты, чтобы компенсировать падение напряжения на сопротивлении соединительных проводов. Вольтметры, показанные на схемах трех- и с четырехпроводных схемах, служат только для того, чтобы иллюстрировать фундаментальные понятия, а не демонстрировать практические схемотехнические решения. Практическая электронная схема для трехпроводной схемы подключения RTD показана на следующем рисунке:

 

Необходимо еще раз подчеркнуть фундаментальное ограничение любой трехпроводной цепи: компенсация сопротивления проводов возможна настолько, насколько точно сопротивления соединительных сигнальных проводов равны друг другу. Это накладывает ограничение на применяемый кабель. Обычно для подключения RTD используются инструментальные кабели, специально разработанные для данных целей.

Как подключить термопару к Arduino

Часто возникает необходимость заменить приборы контроля и регулировки температур на термопластавтоматах. Здесь можно сделать многоканальный прибор на базе Arduino.

Для подключения термопары к Arduino нужен усилитель. В интернете нашел схему усилителя для термопар на микросхеме LM358, собрал и настроил для работы с термопарой ТХК от – 40 до 400 градусов. В схему добавил датчик температуры DS18B20 для компенсации температуры холодного спая. Этот датчик должен находится поблизости холодного спая.

Программировал Arduino при помощи программы FLProg. C выхода усилителя сигнал поступает на аналоговый вход Arduino. При 100 градусах напряжение на выходе усилителя получается 0,35 вольта (получил при помощи регулировок подстроичным резистром), если температура холодного спая 24 градуса. Чтобы получить константу на каждый градус, я сделал так: 100-24=76 – это разница температуры между холодным спаем и температурой кипения воды. Напряжение 0,35 разделил на 76 и получил 0,0046. То есть на каждый градус на выходе усилителя напряжение увеличивается на 0,0046 вольта. Разрешение Arduino на входе – 1023. То есть, если разделить входное напряжение 5 вольт на 1023, получим константу 0,00488. Программировал следующим образом: входное число умножаем на 0,00488, получаем напряжение на входе, которое делим на константу 0,0046 и получаем температуру между горячим концом термопары и холодным спаем. Затем плюсуем температуру холодного спая и получаем истинную температуру. Опыты проводил кипяченой водой. Температура пара ровно 100 градусов.

На выходе термопары напряжение почти линейное. Точное значение около 100 градусов. На конце диапазона температур может быть расхождение в несколько градусов.

При повторе схемы надо учитывать, что эталонное напряжение взято от питания Arduino. Если значение различается от пять вольт, то для получении константы надо делить истинное напряжение питания на 1023.

DS18B20 имеет свой уникальный адрес в скетче, которые нужно заменить на ваш.

Скачать скетч Arduino file

Скачать скетч (файл расширения flp устанавливается на Arduino при помощи Flprog)

Схема усилителя термопары.

Эффект Зеебека.

Готовая плата усилителя термопары.

Оставьте комментарий:

Подключение термосопротивлений

Выберите продукцию из спискаНормирующие преобразователи измерительные …НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-237-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения, IP65 …НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений …НПСИ-237-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений, IP65 . ..НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-250/500-УВ1 нормирующий преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров…НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров …НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли…НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА…НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА…НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока…НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока …НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока…НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности. ..НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией…НПСИ-237-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией, IP65 …НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети…ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар…ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений…ПНТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемый…ПНТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемыйБарьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности)…КА5003Ех барьеры искрозащиты, разветвители 1 в 2 сигналов термопар, термометров сопротивления и потенциометров, 1-канальные, USB, RS-485. ..КА5004Ех барьеры искрозащиты, сигналы термопар, термометров сопротивления и потенциометров, сигнализация, USB, RS-485…КА5011Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5022Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5013Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приемники-разветвители 1 в 2 аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART, шина питания …КА5031Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5032Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные, HART …КА5131Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5132Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5241Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 1-канальные. ..КА5242Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5262Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5232Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5234Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 4-канальныеКонтроллеры, модули ввода-вывода…MDS AIO-1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-1/F1 Модули комбинированные функциональные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4/F1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, 4 ПИД регулятора…MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения…MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения…MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами. ..MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров…MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения…MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов…MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов …MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов …MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов …MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485…MDS IC-232/485 преобразователь интерфейсов RS-232 и RS-485…I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485…I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485…I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические…МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки…МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-1005 измеритель технологических параметров, щитовой монтаж, RS-485. ..МЕТАКОН-1015 измеритель, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1105 измеритель, позиционный регулятор, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-512/522/532/562 многоканальные измерители-регуляторы…Т-424 универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-514/524/534 ПДД-регуляторы…МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-614 программные ПИД-регуляторы…СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические…ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных …ИНТЕГРАФ-1000/1010 видеографические безбумажные 8/16 канальные регистраторы данных . ..ИНТЕГРАФ-3410 видеографический безбумажный регистратор-контроллер термообработки… DataBox Накопитель-архиваторСчётчики, реле времени, таймеры…ЭРКОН-1315 восьмиразрядный одноканальный счётчик импульсов, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-315 счётчик импульсов одноканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-325 счетчик импульсов двухканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-415 тахометр-расходомер…ЭРКОН-615 счетчик импульсов реверсивный многофункциональный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-714 таймер астрономический…ЭРКОН-214 одноканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-224 двухканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-215 реле времени программируемое одноканальное, поддержка RS-485, щитовой монтаж, цифровая индикацияБлоки питания и коммутационные устройства…PSM-120-24 блок питания 24 В (5 А, 120 Вт)…PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)…PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт). ..PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт…PSM-4/3-24 многоканальный блок питания 24 В (4 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM-2/3-24 блок питания 24 В (2 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)…БП-24/12-0,5 блок питания 24В/12В (0,5А)…ФС-220 фильтр сетевой…БПР блок питания и реле…БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)…БР4 блок реле…PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) …PS3200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)…PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение…SetMaker конфигуратор……  История  версий…MDS Utility конфигуратор…RNet программное обеспечение…OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН…OPC-сервер для MDS-модулей

Обычно при измерении температуры с помощью термопреобразователя сопротивления на чувствительный элемент (ЧЭ) подают стабилизированный ток возбуждения. В результате на датчике возникает разность потенциалов, пропорциональная сопротивлению, а значит, и измеряемой температуре. Таким образом, измерение температуры сводится к измерению напряжения на ЧЭ.

    Термопреобразователи сопротивления могут подключаться по следующим схемам:

      – двухпроводная;

      – трехпроводная;

      – четырехпроводная.

    Поскольку ЧЭ имеют малое номинальное сопротивление, сравнимое с сопротивлением подводящих проводов, то должны быть приняты меры по устранению влияния сопротивления подводящих проводов на измерение температуры.

 

Двухпроводная схема

    В простейшей двухпроводной схеме влияние сопротивления подводящих проводов не устраняется. Напряжение измеряется не только на ЧЭ, но и на соединительных проводах.

    Такая схема может быть использована в случае, если сопротивлением подводящих проводов (r1,r2) можно пренебречь по сравнению Rt. Дополнительная погрешность, вызванная влиянием сопротивления соединительных проводов, оценивается по формуле (r1+r2)/ Rt.

 

Трёхпроводная схема

    Влияние сопротивления соединительных проводов в трехпроводной схеме устраняется путем компенсации. Компенсация возможна, если соединительные провода одинаковы. В этом случае появляется возможность выделить отдельно напряжение на соединительных проводах и скомпенсировать его. Напряжение  Uп измеряется вольтметром с большим входным сопротивлением, поэтому ток через r2 не течет и Uп=Ur1. При равенстве  r1=r3, Ur3 =Ur1=Uп. Тогда , используя компенсацию, получаем URt = Uизм – 2 Uп. 

    Равенство сопротивлений соединительных проводов,  а также их температурных зависимостей является основным условием применимости трехпроводной схемы.

 

Четырёхпроводная схема

    В четырехпроводной схеме питание ЧЭ током возбуждения производится с помощью одних проводов, а измерение разности потенциалов на ЧЭ – с помощью других. Если измерение напряжения производится высокоомным вольтметром (ток через r2 и r3 не течет), то влияние сопротивления всех проводов полностью исключается.

    Следует учесть, что если измерительный прибор рассчитан на четырехпроводную схему, то датчик к нему можно подключить и по двухпроводной схеме. При этом дополнительная погрешность измерения, вызванная влиянием соединительных проводов, будет иметь величину порядка (r2+r3)/ Rt.

 




Термопары и термосопротивления — Терморегуляторы Термодат — промышленные приборы нового поколения для измерения и регулирования температуры

Для измерения температуры служат первичные преобразователи температуры — термодатчики (термопреобразователи).

В промышленности, как правило, используются две разновидности датчиков температуры — термопары и термосопротивления. С приборами Термодат могут быть использованы термопары любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50342-92.

С приборами Термодат могут использоваться термосопротивления любого отечественного или иностранного производителя, при условии, что они имеют стандартную градуировку по ГОСТ Р 50353-92, при этом термосопротивления должны быть электрически изолированы от корпуса. Следует отметить, что приборы Термодат имеют универсальный вход, к которому также можно подключить пирометры (с градуировкой 20-РК15 и 21-РС20), а также другие датчики с унифицированным сигналом напряжения 0-50мВ или тока 0-20 мА (0-5мА, 4-20мА).

Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Существует несколько типов термопар. Самые распространенные термопары — хромель-алюмель ХА(К) и хромель-копель ХК(L). Другие типы — платина-платинородий ПП(S и R), железо-константан ЖК(J), медь-константан МК(T), вольфрам-рений ВР и некоторые другие менее распространены. Приборы Термодат могут работать с термопарой любого типа. В памяти прибора прошиты градуировочные таблицы, тип градуировочной таблицы и соответствующее обозначение в меню указывается в паспорте прибора. Перед установкой прибора на оборудование следует установить тип используемой термопары. Тип термопары устанавливается в третьем уровне режима настройки приборов. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термопары одного типа.

Следует помнить, что термопара по принципу действия измеряет температуру между «горячим спаем» (рабочим спаем) и свободными концами («холодными спаями») термоэлектродов. Поэтому термопары следует подключать к прибору непосредственно, либо с помощью удлиннительных проводов, изготовленных из тех же термоэлектродных материалов. Температура «холодных спаев» в приборах Термодат измеряется в зоне подключения термопар (вблизи клеммной колодки) специальным термодатчиком и автоматически учитывается при вычислении температуры. Для достижения наибольшей точности и правильного измерения температуры холодных спаев, необходимо следить, чтобы в зоне контактной колодки отсутствовали большие градиенты температуры, конвективные потоки (обдув, ветер, сквозняки), а также лучистый нагрев от горячих тел. Если включить прибор Термодат, а вместо термопары к входу прибора подключить перемычку (закоротить вход), то прибор должен показать измеренную температуру в зоне контактной колодки (температуру «холодного спая»). Сразу после включения эта температура близка к температуре окружающей среды, а затем несколько повышается по мере саморазогрева прибора. Это нормальный процесс, так как задача термокомпенсационного датчика измерять не температуру окружающей среды, а температуру холодных спаев. При необходимости термокомпенсационный датчик можно подстроить. Подстройку следует выполнять в соответствии с инструкцией по калибровке.

Если у Вас возникли сомнения в правильности работы прибора, исправности термопары, компенсационного провода, в качестве первого теста мы рекомендуем погрузить термопару в кипящую воду. Показания прибора не должны отличаться от 100 градусов более чем на 1-2 градуса. Более тщательную проверку и настройку прибора Термодат можно выполнить в соответствии с инструкцией по калибровке.Приборы Термодат имеют высокое входное сопротивление, поэтому сопротивление термопары и компенсационных проводов и их длина в принципе не влияют на точность измерения. Однако, чем короче термопарные провода, тем меньше на них электрические наводки. В любом случае длина термопарных проводов не должна превышать 100м. Если требуется измерять температуру на больших расстояниях, то лучше использовать двухблочные системы с выносным блоком (приборы типа Термодат-22). В этих приборах связь между измерительным блоком и блоком индикации цифровая, расстояние межу ними может превышать 200м. Следует учитывать, что конструктивно термопары изготавливаются двух типов — изолированные или неизолированные от корпуса (горячий спай либо изолирован, либо приварен к защитному чехлу). Одноканальные приборы могут работать с любыми термопарами, а многоканальные — только с изолированными от корпуса термопарами.

Термосопротивления

К приборам Термодат могут быть подключены как медные (ТСМ) так и платиновые (ТСП) термосопротивления. При настройке прибора следует установить тип термосопротивления и его градуировку (сопротивление при 0°C) в третьем уровне режима настройки. Стандартные значения составляют 50 и 100 Ом (50М, 50П, 100М, 100П), однако могут быть установлены и другие значения. В многоканальных приборах ко всем каналам должны быть подключены термосопротивления одного типа.

Термосопротивления могут быть подключены к прибору Термодат как по трехпроводной, так и по двухпроводной схеме. Двухпроводная схема подключения дает удовлетворительные результаты, когда датчик удален на небольшое расстояние от прибора. Уточним наши слова. Предположим, Вы используете медное термосопротивление номиналом 100 Ом (градуировка 100М). Сопротивление этого датчика изменяется на dR=0,4%R=0,4Ом, при изменении температуры на один градус. Это означает, что если сопротивление проводов, соединяющих термодатчик с прибором, будет равно 0,4 Ом, ошибка измерения температуры будет равна одному градусу. В таблице приведены справочные значения сопротивлений медных проводов разного сечения, и допустимые длины проводов при двухпроводной схеме подключения.

Сечение подводящих проводов, мм²Сопротивление провода при 20°C, Ом/кмМаксимально допустимое удаление датчика, при котором ошибка, вызванная подводящими проводами при двухпроводной схеме подключения составляет один градус
М50, П50М100, П100
0,25822,5
0,5412,55
0,75273,57,1
1,020,5510
1,513,37,515
2,0101020
2,5812,525

При удалении термодатчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Третий провод используется для измерения сопротивления подводящих проводов. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля сечением не менее 0,5 мм² и иметь одинаковую длину (говоря точно, сопротивление проводов не должно отличаться друг от друга более чем на 0,2 Ом для ТСМ100 и более чем на 0,1 Ом для ТСМ50). Максимальная длина проводов не должна превышать 300м. Для работы с искрозащитными барьерами требуется четырехпроводная схема подключения термосопротивления. По специальному заказу приборы Термодат могут быть оборудованы входами для четырехпроводного подключения датчиков.

Для быстрой проверки работоспособности прибора, термодатчика, схемы подключения и настроек мы рекомендуем, как и в случае с термопарами, поместить подключенный датчик в кипящую воду или в тающий лед. Измеренная прибором температура не должна отличаться от 100°C (от 0°C) более, чем на 2°C. Прибор без датчика можно протестировать, подключив к входу вместо термосопротивления точный постоянный резистор номиналом 100 Ом (точность не хуже 0,5%). Установить тип термодатчика ТСМ или ТСП (роли не играет) и градуировку 100. После этого прибор должен показывать температуру 0±2°C. С помощью точного резистора аналогичным образом можно проверить качество длинной линии, подключив резистор вместо термосопротивления на длинной линии.

Диапазон измерения температуры, точность измерения и разрешение по температуре

Разрешение по температуре определяется последней значащей цифрой на индикаторе прибора и составляет 1°C для большинства моделей, работающих с термопарами. Для программных регуляторов температуры и части приборов, работающих с термосопротивлениями, разрешение составляет 0.1°C.

Разрешение по температуре следует отличать от точности измерения. Допускаемая относительная погрешность измерения приборов Термодат составляет 0,5% от нормирующего значения (класс точности 0,5). Под нормирующим значением принимается алгебраическая разность верхнего и нижнего пределов измерения. Максимальные диапазоны измерений температуры при работе с различными типами термодатчиков приведены в таблице. Из вышесказанного следует, что максимальная абсолютная погрешность измерения температуры приборов Термодат при работе с термопарой ХК (ХА) в диапазоне от -50 до 1100°C составляет 5,7°C. Погрешность измерения температуры приборами Термодат может быть уменьшена при их производстве путем уменьшения диапазона измерения. Так, например, при работе в диапазоне от 0 до 400°C погрешность составит 2°C. В этом случае, при выпуске и проведении поверки, в паспорте прибора должен указываться соответствующий диапазон измерений. Погрешность измерения темературы приборами Термодат не может быть меньше 2°C при работе с термопарами и меньше 0,5°C при работе с термосопротивлениями.

Тип термопреобразователяДиапазон измерения, °CОбозначение в меню настройки
Термопара ХА(К)-50 +11001
Термопара ХК(L)-50 +8002
Термопара МК(Т)-50 +400указывается в паспорте
Термопара ЖК(J)-50 +700указывается в паспорте
Термопара ПП (S)0 +1600указывается в паспорте
Термопара ПП (R)0 +1700указывается в паспорте
Термопара ПР (B)+300 +1800указывается в паспорте
Термопара ВР (А-1,А-2,А-3)+300 +2500указывается в паспорте
Термосопротивление ТСМ (М50, М100)-50 +200Cu
Термосопротивление ТСП (П50, П100)-50 +800Pt

Погрешность измерения температуры складывается из погрешности измерения электронного прибора и погрешности датчика температуры. Максимально допустимая погрешность используемого Вами датчика температуры должна быть указана в его паспорте или ГОСТе. Для термопар, например, погрешность измерения связана с возможными отклонениями от номинальной статической характеристики (НСХ). В соответствии с ГОСТ Р 50342-92, для термопар ХА(К) второго класса точности допустимые отклонения от НСХ составляют 2,5°C в диапазоне температур 0-330°C и 0,0075*t °C в диапазоне температур 330-1000°C. В случае, если требуется более высокая точность измерения, следует применять термопары более высокого класса точности, а также термопары из благородных металлов (ПП или ПР). Следует отметить, что точность измерения температуры зависит не только от прибора и термодатчика. Многое зависит от конструкции объекта измерения, от точки расположения термодатчика, от качества теплового контакта с измеряемой средой, от условий отвода тепла холодной монтажной частью термодатчика. То есть, задача измерения температуры является сложной инженерной задачей и должна решаться специалистами.

Время измерения

В большинстве задач регулирования температуры быстродействия измерительного прибора не имеет значения, так как характерные времена тепловых процессов велики. Приборы Термодат последовательно опрашивают все каналы и производят измерения. В каждом цикле измерения производится измерение температуры холодных спаев и опрос опорных каналов для самокалибровки и балансировки нуля. Время измерения по одному каналу для малоканальных одноблочных приборов составляет 200мс, с учетом усреднений и пауз после переключения коммутатора. Полный цикл измерения составляет 2 сек для одноканального прибора, 2,5 сек для двухканального и 3 сек для трехканального. Время полного цикла измерения для многоканальных приборов зависит от количества установленных каналов измерения N и может быть оценено по формуле: Т= (0.6 + 0.2N) секунд.

Цифровой фильтр

В условиях повышенных электромагнитных помех показания прибора могут быть неустойчивыми и колебаться в пределах 1-2 последних разрядов. Эти колебания не выходят за пределы погрешности измерения, однако, вызывают неудовлетворенность работой аппаратуры. Мы рекомендуем в таких условиях включить программный цифровой фильтр. Фильтр включается наладчиком оборудования во втором уровне режима настройки. Алгоритм обработки результатов измерения при включении цифрового фильтра предусматривает анализ результатов измерений, отсев случайных выбросов, специальное цифровое сглаживание сигнала. Фильтр существенно увеличивает соотношение сигнал/шум в приборе и, соответственно, стабильность показаний прибора. Однако при включении фильтрации сигнала увеличивается постоянная времени прибора. Если условия работы прибора благоприятные, устанавливать цифровую фильтрацию не следует.

Z-TC: модуль ввода сигналов термопар Seneca. КИП-Сервис: промышленная автоматика

 В наличии

Z-4TC Модуль ввода аналоговых сигналов J,K,R,S,T,E,B,N, 4-х канальный, разрешение 14 бит; Выход RS-485; Питание 19. .40В

В наличии

Модуль ввода аналоговых сигналов J,K,R,S,T,E,B,N, 4-х канальный, разрешение 14 бит; Выход RS-485; Питание 19..40В

Приборы SENECA

Seneca

 В наличии 11 820 Купить

Z-8TC-1 Модуль ввода аналоговых сигналов. Вход: термопары J,K,R,S,T,E,B,N (8 каналов, разрешение 16 бит). Выход RS-485, microUSB. Питание =10..40В/~19…28В.

В пути

Модуль ввода аналоговых сигналов. Вход: термопары J,K,R,S,T,E,B,N (8 каналов, разрешение 16 бит). Выход RS-485, microUSB. Питание =10..40В/~19…28В.

Приборы SENECA

Seneca

 В пути 18 508 Купить
18 508 Купить

Подключаем термопару к микроконтроллеру – Как подключить – AVR project.

ru

 Термопары широко применяются там где необходимо точно померить высокие температуры, температуры вплоть до 2500°C. То есть там, где цифровые датчики бы сразу сдохли от перегрева, применяются термопары. Разновидностей термопар существует достаточно много, но самое большое распространение получили хромель-алюмелевые (тип К) термопары, из-за своей дешевизны и практически линейному изменению термоэдс. Этот вид термопар ставятся в водонагреватели и другие бытовые приборы с контролем температуры, их повсеместно используют для контроля температуры при плавке металла, с помощью этих термопар контролируется нагрев жала в паяльной станции. Поэтому будет весьма полезно познакомиться с ними поближе.
 

 Термопара это два проводника из разных металлов и имеющих общую точку контакта (спай). В точке этого контакта возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов зовется термоэдс и напрямую зависит от температуры, в которой находится спай. Металлы подбираются таким образом, чтобы зависимость термоэдс от температуры нагрева была наиболее линейна. Это упрощает расчет температуры и сокращает погрешность измерений. 

 
 Так широко применяемые хромель-алюмелевые термопары имеют достаточно высокую линейность и стабильность показаний на всем диапазоне измеряемых температур. 
Ниже приведен график для хромель-алюмелевых термопар (тип К) показывающий, зависимость возникающей термоэдс от температуры спая (в конце статьи будет ссылка на график с большим разряшением):


 Таким образом значение термоэдс достаточно умножить на нужный коэффициент и получить температуру, не заморачиваясь с табличными значениями и аппроксимацией – один коэффициент на весь диапазон измерений. Очень просто и понятно. 
 Но встает вопрос о подключении термопары к микроконтроллеру. Понятно что если на выходе термопары напряжение, тогда задействуем АЦП, но разность потенциалов на выходе термопары слишком мала, чтобы уловить хоть что-то. Поэтому прежде его нужно увеличить, например, применив операционный усилитель.

 Берём стандартную схему неинвертирующего включения операционного усилителя:


Отношение входного и выходного напряжений описывается простой формулой:

Vout/Vin = 1 + (R2/R1)

 От значений резисторов обратной связи R1 и R2 зависит коэффициент усиления сигнала. Величину усиления сигнала нужно подбирать с учетом того, что будет использоваться в качестве опорного напряжения. 

 Допустим опорным будет напряжение питания микроконтроллера 5V. Теперь необходимо определится с диапазоном температур, которые собираемся измерять. Я взял пределом измерения 1000 °C. При этом значении температуры на выходе термопары будет потенциал примерно 41,3мВ. Это значение должно соответствовать напряжению в 5 вольт на входе АЦП. Поэтому операционник должен иметь коэффициент усиления не менее 120. В итоге родилась такая схема:


 В загашнике у меня нашлась давно собранная плата с этим операционником, собирал как предусилитель для микрофона, ее я и применил:

 Собрал на бредборде такую схему подключения двухстрочного дисплея к микроконтроллеру:


 

 Термопара тоже валялась без дела долгое время – она шла в комплекте с моим мультиметром. Спай закрыт в металлическую гильзу. 


Код  Bascom-AVR для работы с термопарой:

$regfile = “m8def. dat”
$crystal = 8000000

Dim W As Integer

‘подключение двухстрочного дисплея

Config Lcdpin=Pin,Rs=Portb.0,E=Portd.7,Db4=Portd.6,Db5=Portd.5,Db6=Portb.7,Db7=Portb.6
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cls

‘считывание значения с АЦП по прерыванию от таймера

Config Timer1 = Timer , Prescale = 64
On Timer1 Acp

‘конфигурация АЦП

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc

Enable Interrupts
Enable Timer1

Do

Cls
Rem Температура:
Lcd “Teјѕepaїypa:”
Lowerline
Lcd W
Waitms 200

Loop
‘работа с АЦП

Acp:

Start Adc                                  ‘запуск АЦП
W = Getadc(1)
W = W / 1.28                               ‘подгоняем замеры под действ. температуру
Return

End

 Число 1,28 в знаменателе получил опытным путем, подгоняя значение считанное с АЦП в известное значение температуры.

 Коротко расскажу как это происходило у меня. В качестве эталона замера температуры выступил пар в кипящем чайнике. Для чистоты эксперимента сначала замерил температуру пара мультиметром, подсоединив к нему термопару. Удостоверившись в правильности показаний, замерил температуру уже новоиспеченным девайсом и подгоняя коэффициент деления, установил значение 100°C.

    

 После выставления первой контрольной точки, хорошо было бы повторить вышеописанное при другой известной температуре, но дальше экспериментировать не стал. В пламени зажигалки измерил ~700 °C (что похоже на правду), а вот при комнатной температуре девайс выдавал под 50°C, наверно дело в мусоре младших разрядов АЦП. Но думаю собрать, например, терморегулятор для паяльника вполне сгодится.

 

% PDF-1. 2 % 628 0 объект > эндобдж xref 628 161 0000000016 00000 н. 0000003572 00000 н. 0000004908 00000 н. 0000005066 00000 н. 0000005150 00000 н. 0000005289 00000 п. 0000005378 00000 п. 0000005444 00000 н. 0000005596 00000 н. 0000005710 00000 н. 0000005776 00000 н. 0000005872 00000 н. 0000005979 00000 н. 0000006091 00000 н. 0000006157 00000 н. 0000006281 00000 п. 0000006347 00000 н. 0000006413 00000 н. 0000006479 00000 н. 0000006599 00000 н. 0000006665 00000 н. 0000006764 00000 н. 0000006830 00000 н. 0000007046 00000 н. 0000007112 00000 н. 0000007266 00000 н. 0000007332 00000 н. 0000007403 00000 н. 0000007469 00000 н. 0000007632 00000 н. 0000007698 00000 п. 0000007791 00000 н. 0000007931 00000 н. 0000008082 00000 н. 0000008148 00000 н. 0000008292 00000 н. 0000008358 00000 н. 0000008487 00000 н. 0000008553 00000 п. 0000008619 00000 п. 0000008685 00000 н. 0000008912 00000 н. 0000008978 00000 н. 0000009074 00000 н. 0000009248 00000 н. 0000009396 00000 п. 0000009462 00000 н. 0000009528 00000 н. 0000009692 00000 п. 0000009805 00000 н. 0000009871 00000 н. 0000009984 00000 н. 0000010050 00000 п. 0000010116 00000 п. 0000010182 00000 п. 0000010410 00000 п. 0000010476 00000 п. 0000010573 00000 п. 0000010660 00000 п. 0000010787 00000 п. 0000010853 00000 п. 0000010964 00000 п. 0000011030 00000 п. 0000011144 00000 п. 0000011210 00000 п. 0000011327 00000 п. 0000011393 00000 п. 0000011459 00000 п. 0000011525 00000 п. 0000011683 00000 п. 0000011749 00000 п. 0000011846 00000 п. 0000011940 00000 п. 0000012069 00000 п. 0000012135 00000 п. 0000012258 00000 п. 0000012324 00000 п. 0000012445 00000 п. 0000012511 00000 п. 0000012618 00000 п. 0000012684 00000 п. 0000012793 00000 п. 0000012859 00000 п. 0000012992 00000 п. 0000013058 00000 п. 0000013124 00000 п. 0000013190 00000 п. 0000013256 00000 п. 0000013444 00000 п. 0000013541 00000 п. 0000013635 00000 п. 0000013772 00000 п. 0000013838 00000 п. 0000013958 00000 п. 0000014024 00000 п. 0000014090 00000 н. 0000014156 00000 п. 0000014222 00000 п. 0000014414 00000 п. 0000014529 00000 п. 0000014623 00000 п. 0000014734 00000 п. 0000014800 00000 п. 0000014942 00000 п. 0000015008 00000 п. 0000015123 00000 п. 0000015189 00000 п. 0000015301 00000 п. 0000015367 00000 п. 0000015496 00000 п. 0000015562 00000 п. 0000015628 00000 п. 0000015694 00000 п. 0000015760 00000 п. 0000015923 00000 п. 0000016020 00000 н. 0000016114 00000 п. 0000016232 00000 п. 0000016298 00000 п. 0000016461 00000 п. 0000016527 00000 н. 0000016640 00000 п. 0000016706 00000 п. 0000016772 00000 п. 0000016838 00000 п. 0000016949 00000 п. 0000017015 00000 п. 0000017112 00000 п. 0000017198 00000 п. 0000017318 00000 п. 0000017384 00000 п. 0000017489 00000 п. 0000017555 00000 п. 0000017674 00000 п. 0000017740 00000 п. 0000017844 00000 п. 0000017910 00000 п. 0000018012 00000 п. 0000018078 00000 п. 0000018144 00000 п. 0000018210 00000 п. 0000018275 00000 п. 0000018429 00000 п. 0000018549 00000 п. 0000018613 00000 п. 0000018707 00000 п. 0000018805 00000 п. 0000018869 00000 п. 0000018933 00000 п. 0000018997 00000 п. 0000019063 00000 п. 0000019218 00000 п. 0000019443 00000 п. 0000020566 00000 п. 0000021695 00000 п. 0000022811 00000 п. 0000023027 00000 н. 0000024745 00000 п. 0000024824 00000 п. 0000003694 00000 н. 0000004885 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 629 0 объект > эндобдж 787 0 объект > транслировать HUOlUINS u 6 #Tz K & 5Fih4kDMtfvvPE ֶ 8 kE] A`B47 = 73-ģ ~ из

Два способа измерения температуры с помощью термопар Простота, точность и гибкость

Введение

Термопара – это простой и широко используемый компонент для измерения температуры.В этой статье представлен базовый обзор термопар, описаны общие проблемы, возникающие при их проектировании, и предложены два решения по преобразованию сигналов. Первое решение сочетает в себе компенсацию холодного спая и преобразование сигнала в одной аналоговой ИС для удобства и простоты использования; Второе решение отделяет компенсацию холодного спая от преобразования сигнала, чтобы обеспечить измерение температуры на цифровом выходе с большей гибкостью и точностью.

Теория термопар

Термопара, показанная на Рисунке 1, состоит из двух проводов из разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце, называемых измерением («горячим») спаем.Другой конец, где провода не соединены, подключается к дорожкам схемы преобразования сигнала, обычно сделанным из меди. Этот спай между металлами термопары и медными дорожками называется эталонным спаем , («холодный»). *

Рисунок 1. Термопара.

* Мы используем термины «измерительный спай» и «эталонный спай», а не более традиционные «горячий спай» и «холодный спай». Традиционная система именования может сбивать с толку, потому что во многих приложениях измерительный спай может быть холоднее эталонного спая.

Напряжение, создаваемое на эталонном спаях, зависит от температуры как на измерительном, так и в эталонном спайах. Поскольку термопара представляет собой дифференциальное устройство, а не устройство для измерения абсолютной температуры, для получения точных абсолютных показаний температуры необходимо знать температуру эталонного спая. Этот процесс известен как компенсация холодного спая (компенсация холодного спая).

Термопары

стали промышленным стандартом для экономичного измерения широкого диапазона температур с разумной точностью.Они используются во множестве применений при температуре примерно до + 2500 ° C в котлах, водонагревателях, духовках и авиационных двигателях – и это лишь некоторые из них. Самая популярная термопара – тип K , состоящая из Chromel ® и Alumel ® (никелевые сплавы с товарным знаком, содержащие хром и алюминий , марганец и кремний, соответственно), с диапазоном измерения – От 200 ° C до + 1250 ° C.

Зачем нужна термопара?

Преимущества
  • Температурный диапазон: Большинство практических температурных диапазонов, от криогенных до выхлопа реактивных двигателей, можно обслуживать с помощью термопар.В зависимости от используемой металлической проволоки термопара может измерять температуру в диапазоне от –200 ° C до + 2500 ° C.
  • Надежность: термопары – это надежные устройства, устойчивые к ударам и вибрации, и пригодные для использования во взрывоопасных средах.
  • Быстрый отклик. Поскольку термопары маленькие и обладают низкой теплоемкостью, они быстро реагируют на изменения температуры, особенно если чувствительный спай обнажен. Они могут реагировать на быстро меняющиеся температуры в течение нескольких сотен миллисекунд.
  • Нет самонагрева: поскольку термопарам не требуется мощность возбуждения, они не склонны к самонагреву и искробезопасны.
Недостатки
  • Комплексное преобразование сигнала: требуется существенное преобразование сигнала для преобразования напряжения термопары в пригодное для использования значение температуры. Традиционно преобразование сигнала требовало больших затрат времени на разработку, чтобы избежать ошибок, снижающих точность.
  • Точность: в дополнение к присущей термопарам неточности из-за их металлургических свойств, измерение термопары является настолько точным, насколько может быть измерена температура эталонного спая, обычно в пределах от 1 ° C до 2 ° C.
  • Восприимчивость к коррозии: поскольку термопары состоят из двух разнородных металлов, в некоторых средах коррозия со временем может привести к ухудшению точности. Следовательно, им может потребоваться защита; и уход и обслуживание имеют важное значение.
  • Восприимчивость к шуму: при измерении изменений сигнала микровольтного уровня могут возникнуть проблемы с шумом от паразитных электрических и магнитных полей. Скручивание пары проводов термопары может значительно уменьшить наводку магнитного поля. Использование экранированного кабеля или прокладки проводов в металлическом кабелепроводе и ограждении может уменьшить наводку электрического поля.Измерительный прибор должен обеспечивать фильтрацию сигнала аппаратно или программно с сильным подавлением частоты сети (50 Гц / 60 Гц) и ее гармоник.

Трудности при измерении термопарами

Преобразовать напряжение, генерируемое термопарой, в точное показание температуры непросто по многим причинам: сигнал напряжения мал, зависимость температуры от напряжения нелинейная, требуется компенсация холодного спая, а термопары могут создавать проблемы с заземлением.Давайте рассмотрим эти вопросы по порядку.

Сигнал напряжения мал: Наиболее распространенными типами термопар являются J, K и T. При комнатной температуре их напряжение изменяется на 52 мкВ / ° C, 41 мкВ / ° C и 41 мкВ / ° C соответственно. Другие, менее распространенные типы имеют еще меньшее изменение напряжения с температурой. Этот слабый сигнал требует каскада с высоким коэффициентом усиления перед аналого-цифровым преобразованием. В таблице 1 сравниваются чувствительности различных типов термопар.

Таблица 1. Изменение напряжения в зависимости отПовышение температуры
(коэффициент Зеебека) для различных типов термопар при 25 ° C.

Термопара
Тип
Коэффициент Зеебека
(мкВ / ° C)
E 61
Дж 52
К 41
N 27
R 9
S 6
т 41

Поскольку сигнал напряжения мал, схема преобразования сигнала обычно требует усиления около 100 или около того – довольно простое преобразование сигнала.Что может быть труднее, так это отличить реальный сигнал от шума, улавливаемого выводами термопары. Провода термопары длинные и часто проходят в среде с электрическими помехами. Шум, улавливаемый проводами, может легко подавить крошечный сигнал термопары.

Для выделения сигнала из шума обычно комбинируют два подхода. Первый заключается в использовании усилителя с дифференциальным входом, такого как инструментальный усилитель, для усиления сигнала. Поскольку большая часть шума возникает на обоих проводах (, синфазный сигнал, ), дифференциальное измерение устраняет его.Второй – это фильтрация нижних частот, которая удаляет внеполосный шум. Фильтр нижних частот должен устранять как радиочастотные помехи (выше 1 МГц), которые могут вызвать выпрямление в усилителе, так и 50 Гц / 60 Гц (источник питания) гул . Важно установить фильтр радиопомех перед усилителем (или использовать усилитель с фильтрами на входах). Расположение фильтра 50/60 Гц часто не имеет решающего значения – его можно комбинировать с фильтром радиочастотных помех, помещенным между усилителем и АЦП, встроенным как часть сигма-дельта АЦП, или его можно запрограммировать в программном обеспечении. как усредняющий фильтр.

Компенсация холодного спая: Температура холодного спая термопары должна быть известна для получения точных показаний абсолютной температуры. Когда термопары были впервые использованы, это было сделано путем выдерживания эталонного спая в ледяной бане. На рисунке 2 изображена схема термопары, один конец которой находится при неизвестной температуре, а другой конец находится в ледяной бане (0 ° C). Этот метод использовался для исчерпывающей характеристики различных типов термопар, поэтому почти во всех таблицах термопар используется 0 ° C в качестве эталонной температуры.

Рис. 2. Базовая схема железо-константановой термопары.

Но держать эталонный спай термопары в ледяной бане нецелесообразно для большинства измерительных систем. Вместо этого в большинстве систем используется метод, называемый компенсацией холодного спая (также известный как компенсация холодного спая ). Температура эталонного спая измеряется другим термочувствительным устройством – обычно ИС, термистором, диодом или RTD (резистивным датчиком температуры). Затем значение напряжения термопары компенсируется, чтобы отразить температуру холодного спая.Важно, чтобы эталонный спай считывался как можно точнее – с помощью точного датчика температуры, поддерживающего ту же температуру, что и эталонный спай. Любая ошибка в считывании температуры холодного спая будет отображаться непосредственно в окончательном показании термопары.

Для измерения эталонной температуры доступны различные датчики:

  1. Термисторы: они имеют быстрый отклик и небольшой корпус; но они требуют линеаризации и имеют ограниченную точность, особенно в широком диапазоне температур.Им также требуется ток для возбуждения, который может вызвать саморазогрев, что приведет к дрейфу. Общая точность системы в сочетании с формированием сигнала может быть низкой.
  2. Термодетекторы сопротивления (RTD): RTD являются точными, стабильными и достаточно линейными, однако размер корпуса и стоимость ограничивают их использование для приложений управления технологическим процессом.
  3. Дистанционные термодиоды: диод используется для измерения температуры рядом с разъемом термопары. Микросхема кондиционирования преобразует напряжение на диоде, пропорциональное температуре, в аналоговый или цифровой выходной сигнал.Его точность ограничена примерно ± 1 ° C.
  4. Встроенный датчик температуры: Встроенный датчик температуры, автономная ИС, которая измеряет температуру локально, должна быть осторожно установлена ​​рядом с эталонным спаем и может сочетать компенсацию холодного спая и формирование сигнала. Может быть достигнута точность с точностью до малых долей в 1 ° C.

Сигнал напряжения нелинейный: Наклон кривой отклика термопары изменяется в зависимости от температуры.Например, при 0 ° C выходной сигнал термопары типа T изменяется на 39 мкВ / ° C, но при 100 ° C крутизна увеличивается до 47 мкВ / ° C.

Есть три распространенных способа компенсации нелинейности термопары.

Выберите участок кривой, который является относительно плоским, и аппроксимируйте наклон как линейный в этой области – подход, который особенно хорошо работает для измерений в ограниченном диапазоне температур. Никаких сложных вычислений не требуется. Одна из причин популярности термопар K- и J-типа заключается в том, что они обе имеют большие диапазоны температур, для которых наклон приращения чувствительности (коэффициент Зеебека) остается довольно постоянным (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Изменение чувствительности термопары в зависимости от температуры. Обратите внимание, что коэффициент Зеебека K-типа примерно постоянен и составляет около 41 мкВ / ° C от 0 ° C до 1000 ° C.

Другой подход – сохранить в памяти справочную таблицу, которая сопоставляет каждый из набора напряжений термопары с соответствующей температурой. Затем используйте линейную интерполяцию между двумя ближайшими точками в таблице, чтобы получить другие значения температуры.

Третий подход заключается в использовании уравнений более высокого порядка, которые моделируют поведение термопары.Хотя этот метод является наиболее точным, он также требует больших вычислительных ресурсов. Для каждой термопары существует две системы уравнений. Один набор преобразует температуру в напряжение термопары (полезно для компенсации холодного спая). Другой набор преобразует напряжение термопары в температуру. Таблицы термопар и уравнения термопар более высокого порядка можно найти на http://srdata.nist.gov/its90/main/. Все таблицы и уравнения основаны на температуре холодного спая 0 ° C. Компенсацию холодного спая необходимо использовать, если он имеет любую другую температуру.

Требования к заземлению: Производители термопар изготавливают термопары как с изолированными, так и с заземленными наконечниками для измерительного спая (рисунок 4).

Рисунок 4. Типы измерительного спая термопары.

Устройство преобразования сигнала термопары должно быть спроектировано таким образом, чтобы исключить контуры заземления при измерении заземленной термопары, но также иметь путь для входных токов смещения усилителя при измерении изолированной термопары. Кроме того, если наконечник термопары заземлен, диапазон входного сигнала усилителя должен быть рассчитан на обработку любых разностей потенциалов земли между наконечником термопары и землей измерительной системы (рисунок 5).

Рисунок 5. Варианты заземления при использовании наконечников разных типов.

Для неизолированных систем система формирования сигнала с двумя источниками питания обычно будет более надежной для типов заземленных и открытых наконечников. Благодаря широкому входному диапазону синфазного сигнала усилитель с двумя источниками питания может справиться с большим перепадом напряжения между землей печатной платы и землей на наконечнике термопары. Системы с однополярным питанием могут удовлетворительно работать во всех трех случаях, если синфазный диапазон усилителя имеет некоторую способность измерять под землей в конфигурации с однополярным питанием.Чтобы справиться с ограничением синфазного сигнала в некоторых системах с однополярным питанием, полезно смещение термопары до среднего напряжения. Это хорошо работает для изолированных наконечников термопар или если вся измерительная система изолирована. Однако это не рекомендуется для неизолированных систем, которые предназначены для измерения заземленных или открытых термопар.

Практические решения с термопарами: Преобразование сигнала термопары сложнее, чем в других системах измерения температуры.Время, необходимое для разработки и отладки системы формирования сигнала, может увеличить время вывода продукта на рынок. Ошибки в формировании сигнала, особенно в секции компенсации холодного спая, могут привести к снижению точности. Следующие два решения устраняют эти проблемы.

В первом описывается простое аналоговое интегрированное аппаратное решение, сочетающее прямое измерение с помощью термопары с компенсацией холодного спая с использованием одной ИС. Второе решение представляет собой программную схему компенсации холодного спая, обеспечивающую повышенную точность измерения термопар и гибкость в использовании многих типов термопар.

Измерительное решение 1: оптимизировано для простоты

На рисунке 6 показана схема измерения термопары К-типа. Он основан на использовании усилителя термопары AD8495, который разработан специально для измерения термопар типа K. Это аналоговое решение оптимизировано для минимального времени разработки: оно имеет прямую сигнальную цепочку и не требует программного кодирования.

Рис. 6. Измерительное решение 1: оптимизировано для простоты.

Как эта простая сигнальная цепочка удовлетворяет требованиям к формированию сигнала для термопар K-типа?

Масштабный коэффициент усиления и выхода: Малый сигнал термопары усиливается коэффициентом усиления AD8495, равным 122, в результате чего чувствительность выходного сигнала составляет 5 мВ / ° C (200 ° C / В).

Подавление шума: Высокочастотный синфазный и дифференциальный шум удаляется внешним фильтром радиопомех. Низкочастотный синфазный шум подавляется инструментальным усилителем AD8495. Любой оставшийся шум устраняется внешним постфильтром.

Компенсация холодного спая: AD8495, в состав которого входит датчик температуры для компенсации изменений температуры окружающей среды, должен быть размещен рядом с холодным спаем, чтобы поддерживать одинаковую температуру для точной компенсации холодного спая.

Коррекция нелинейности: AD8495 откалиброван для выдачи выходного сигнала 5 мВ / ° C на линейном участке кривой термопары типа K с погрешностью линейности менее 2 ° C в диапазоне от –25 ° C до + 400 ° Температурный диапазон C. Если требуются температуры за пределами этого диапазона, в примечании к применению AN-1087 компании Analog Devices описано, как можно использовать справочную таблицу или уравнение в микропроцессоре для расширения диапазона температур.

Работа с изолированными, заземленными и незащищенными термопарами: На рисунке 5 показан резистор 1 МОм, подключенный к земле, что позволяет использовать все типы наконечников термопар.AD8495 был специально разработан, чтобы иметь возможность измерять несколько сотен милливольт под землей при использовании с одним источником питания, как показано. Если ожидается больший перепад заземления, AD8495 также может работать с двумя источниками питания.

Дополнительная информация об AD8495: На рисунке 7 показана блок-схема усилителя термопары AD8495. Усилители A1, A2 и A3 – и показанные резисторы – образуют инструментальный усилитель, который усиливает выходной сигнал термопары K-типа с коэффициентом усиления, подходящим для создания выходного напряжения 5 мВ / ° C.Внутри коробки с надписью «Компенсация реф. Перехода» находится датчик температуры окружающей среды. При постоянной температуре измерительного спая дифференциальное напряжение на термопаре будет уменьшаться, если температура опорного спая повысится по какой-либо причине. Если крошечный (3,2 мм × 3,2 мм × 1,2 мм) AD8495 находится в непосредственной близости от опорного спая, схема компенсации опорного спая подает дополнительное напряжение в усилитель, так что выходное напряжение остается постоянным, таким образом компенсируя опорное напряжение. изменение температуры.

Рисунок 7. Функциональная блок-схема AD8495.

В таблице 2 приведены характеристики интегрированного аппаратного решения с использованием AD8495:

Таблица 2. Решение 1 (Рисунок 6) Сводная информация о производительности

Термопара Тип Диапазон измерения температуры спая Диапазон температур холодного спая Точность
при 25 ° C
Энергопотребление
К от –25 ° C до + 400 ° C

от 0 ° C до 50 ° C

± 3 ° C (класс А)

± 1 ° C (класс C)

1.25 мВт

Измерительное решение 2: оптимизировано для обеспечения точности и гибкости

На рисунке 8 показана схема измерения термопары J-, K- или T-типа с высокой степенью точности. Эта схема включает высокоточный АЦП для измерения напряжения малосигнальной термопары и высокоточный датчик температуры для измерения температуры холодного спая. Оба устройства управляются через интерфейс SPI от внешнего микроконтроллера.

Рис. 8. Измерительное решение 2: оптимизировано для обеспечения точности и гибкости.

Как эта конфигурация удовлетворяет упомянутым ранее требованиям к формированию сигнала?

Удаление шума и усиление напряжения: AD7793, подробно показанный на рисунке 9 – высокоточный маломощный аналоговый входной каскад, – используется для измерения напряжения термопары. Выход термопары фильтруется извне и подключается к набору дифференциальных входов AIN1 (+) и AIN1 (-). Затем сигнал направляется через мультиплексор, буфер и инструментальный усилитель, который усиливает небольшой сигнал термопары, и на АЦП, который преобразует сигнал в цифровой.

Рисунок 9. Функциональная блок-схема AD7793.

Компенсация температуры холодного спая: ADT7320 (подробно показан на рисунке 10), если он расположен достаточно близко к опорному спайу, может точно измерять температуру холодного спая с точностью до ± 0,2 ° C, от –10 ° C до +85 ° C. Встроенный датчик температуры генерирует напряжение, пропорциональное абсолютной температуре, которое сравнивается с внутренним опорным напряжением и подается на прецизионный цифровой модулятор. Оцифрованный результат модулятора обновляет 16-битный регистр значения температуры.Затем регистр значения температуры может быть считан с микроконтроллера с использованием интерфейса SPI и объединен со считыванием температуры с АЦП для осуществления компенсации.

Рисунок 10. Функциональная блок-схема ADT7320.

Правильная нелинейность: ADT7320 обеспечивает превосходную линейность во всем номинальном температурном диапазоне (от –40 ° C до + 125 ° C), не требуя корректировки или калибровки пользователем. Таким образом, его цифровой выход можно считать точным представлением состояния холодного спая.

Чтобы определить фактическую температуру термопары, это эталонное измерение температуры должно быть преобразовано в эквивалентное термоэлектрическое напряжение с помощью уравнений, предоставленных Национальным институтом стандартов и технологий (NIST). Затем это напряжение добавляется к напряжению термопары, измеренному AD7793; и суммирование затем переводится обратно в температуру термопары, снова с использованием уравнений NIST.

Ручка с изолированными и заземленными термопарами: На рисунке 8 показана термопара с оголенным наконечником.Это обеспечивает лучшее время отклика, но такая же конфигурация может также использоваться с термопарой с изолированным наконечником.

В таблице 3 приведены характеристики программного решения для измерения холодного спая с использованием данных NIST:

Таблица 3. Решение 2 (Рисунок 8) Сводная информация о производительности

Термопара Тип Диапазон измерения температуры спая Диапазон температур холодного спая Точность
Энергопотребление
Дж, К, Т Полный диапазон

от –10 ° C до + 85 ° C

от –20 ° C до + 105 ° C

± 0.2 ° С

± 0,25 ° С

3 мВт

3 мВт

Заключение

Термопары обеспечивают надежное измерение температуры в довольно широком диапазоне температур, но они часто не являются первым выбором для измерения температуры из-за необходимого компромисса между расчетным временем и точностью. В этой статье предлагаются рентабельные способы решения этих проблем.

Первое решение концентрируется на уменьшении сложности измерения с помощью аппаратного метода компенсации аналогового эталонного спая. В результате получается прямая сигнальная цепочка без необходимости программирования программного обеспечения, основанная на интеграции, обеспечиваемой усилителем термопары AD8495, который выдает выходной сигнал 5 мВ / ° C, который может подаваться на аналоговый вход большого количества микроконтроллеров.

Второе решение обеспечивает высочайшую точность измерения, а также позволяет использовать различные типы термопар.Программный метод компенсации эталонного спая основан на высокоточном цифровом датчике температуры ADT7320, который обеспечивает гораздо более точное измерение компенсации эталонного спая, чем это было возможно до сих пор. ADT7320 поставляется полностью откалиброванным и рассчитанным на диапазон температур от –40 ° C до + 125 ° C. Полностью прозрачный, в отличие от традиционного измерения термистора или датчика RTD, он не требует дорогостоящего этапа калибровки после сборки платы, а также не потребляет ресурсы процессора или памяти с коэффициентами калибровки или процедурами линеаризации.Потребляя только микроватты энергии, он позволяет избежать проблем с саморазогревом, которые снижают точность традиционных решений резистивных датчиков.

Приложение

Использование уравнения NIST для преобразования температуры ADT7320 в напряжение

Компенсация холодного спая термопары основана на соотношении:

(1)

где:

Δ В = выходное напряжение термопары

В @ Дж 1 = напряжение, генерируемое на спайе термопары

В @ Дж 2 = напряжение, генерируемое на опорном спайе

Чтобы это соотношение компенсации было действительным, обе клеммы холодного спая должны поддерживаться при одинаковой температуре.Выравнивание температуры достигается с помощью изотермической клеммной колодки, которая позволяет выравнивать температуру обоих клемм при сохранении гальванической развязки.

После измерения температуры холодного спая ее необходимо преобразовать в эквивалентное термоэлектрическое напряжение, которое будет генерироваться переходом при измеренной температуре. В одном методе используется многочлен степенного ряда. Рассчитано термоэлектрическое напряжение:

(2)

где:

E = термоэлектрическое напряжение (микровольт)

a n = коэффициенты полинома, зависящие от типа термопары

T = температура (° C)

n = порядок полинома

NIST публикует таблицы полиномиальных коэффициентов для каждого типа термопар.В этих таблицах приведены списки коэффициентов, порядок (количество членов в полиноме), допустимые диапазоны температур для каждого списка коэффициентов и диапазон ошибок. Для некоторых типов термопар требуется более одной таблицы коэффициентов, чтобы охватить весь рабочий температурный диапазон. Таблицы полиномов степенных рядов перечислены в основном тексте.

Разница между 2-проводным, 3-проводным и 4-проводным резистивными датчиками сопротивления

Разница между 2-проводными, 3-проводными и 4-проводными термометрами сопротивления

Терморезисторы сопротивления

предлагаются с 2-, 3- или 4-проводной конфигурацией.Наилучшая конфигурация для конкретного приложения зависит от ряда факторов, однако конфигурация датчика должна соответствовать датчику, в противном случае схема компенсации сопротивления выводов может оказаться неэффективной.

Также читайте: Введение в RTD

Факторы, которые следует учитывать:

  • Стоимость установки – чем больше проводов, тем выше стоимость
  • Доступное пространство – больше или больше проводов требует больше места
  • Требования к точности – 2-проводные конфигурации могут обеспечить требуемую точность, особенно с элементами с высоким сопротивлением

Типы конструкций RTD:

  1. 2 Ведущих строительства
  2. 3 ведущего строительства
  3. 4 ведущего строительства
Схема подключения резистивного датчика температуры

Конструкции с двумя выводами приводят к добавлению сопротивления выводов к сопротивлению элемента.Следовательно, показание температуры искусственно завышено. На приведенном ниже графике показана температурная погрешность для двух проводов разного размера и длины для 100-омного платинового RTD при 100 ° C.

2-проводная конструкция

является наименее точной из 3-х типов, поскольку нет способа исключить сопротивление подводящего провода при измерении датчика. Двухпроводные термометры сопротивления в основном используются с короткими проводами или там, где не требуется высокая точность.

Конструкции с тремя выводами приводят к аннулированию ошибки сопротивления выводов. только , если датчик может измерять истинное трехпроводное сопротивление.

  • Подавление ошибки сопротивления отведения наиболее эффективно, когда все провода отведений имеют одинаковое сопротивление. Использование 3 проводов одинакового AWG, длины и состава обычно приводит к совпадению сопротивлений выводов в пределах 5%. На приведенном ниже графике показана температурная погрешность выводов различных размеров и длин для 3-проводного платинового резистивного датчика температуры 100 Ом при 100 ° C.
3-проводная конструкция

чаще всего используется в промышленных приложениях, где третий провод обеспечивает метод удаления среднего сопротивления подводящего провода из результатов измерения датчика.При больших расстояниях между датчиком и контрольно-измерительным прибором можно значительно сэкономить, используя трехжильный кабель вместо четырехжильного кабеля

.

Трехпроводная схема работает путем измерения сопротивления между # 1 и # 2 (R 1 + 2) и вычитания сопротивления между # 2 и # 3 (R 2 + 3), в результате чего остается только сопротивление лампы RTD (R b ). Этот метод предполагает, что провода 1,2 и 3 имеют одинаковое сопротивление

.

Конструкции с 4 выводами приводят к устранению сопротивления только в том случае, если преобразователь может измерять истинное 4-проводное сопротивление.Истинное 4-проводное измерение сопротивления эффективно устраняет ошибку сопротивления выводов, даже если все 4 провода не одинакового AWG, длины и / или состава.

4-проводная конструкция используется в основном в лаборатории, где требуется высокая точность. В 4-проводном RTD фактическое сопротивление выводных проводов можно определить и исключить из результатов измерения датчика.

4-проводная схема представляет собой настоящий 4-проводной мост, который работает с использованием проводов 1 и 4 для питания схемы и проводов 2 и 3 для чтения.Этот истинный мостовой метод компенсирует любые различия в сопротивлении выводных проводов.

Взаимозаменяемы ли какие-либо конфигурации?

  • 4-выводные RTD могут обычно использоваться в качестве 3-выводных RTD, если отсоединить (или отсоединить) один из выводов.
  • 4-выводные RTD
  • могут использоваться как 2-выводные RTD путем объединения (закорачивания) общих выводов (обычно одного цвета – белого / белого и красного / красного).
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: объединение общих выводов устраняет преимущества уменьшения сопротивления выводов. 3-выводные RTD
  • могут использоваться как 2-выводные RTD путем объединения (закорачивания) общих выводов ((обычно одного цвета)
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: объединение общих выводов исключает преимущества компенсации сопротивления выводов

Также читайте: Разница между RTD, термопарой и термистором

Подключение сигналов термопары к устройству сбора данных

Включено в раздел

В этом документе представлены пошаговые инструкции по подключению и настройке вашего устройства NI DAQ для использования с термопарой.Прежде чем вы начнете использовать ваше оборудование DAQ, вы должны установить среду разработки приложений и программное обеспечение драйвера NI-DAQmx. Обратитесь к документу Установка LabVIEW и NI-DAQmx для получения дополнительной информации.

Основы измерения термопар

Термопары – наиболее часто используемые датчики температуры. Термопара создается, когда два разнородных металла соприкасаются и создают небольшое напряжение холостого хода, соответствующее температуре. Это термоэлектрическое напряжение известно как напряжение Зеебека и нелинейно по температуре.

Типы термопар

Термопары различаются по составу и диапазону точности:

Тип термопары

Положительный провод

Отрицательный провод

Диапазон температур (° C) для полиномиальных коэффициентов или для преобразования таблицы

Диапазон температур (° C) для коэффициентов обратного полинома

Дж

Утюг

Константан

-210 до 1200

-210 до 1200

К

Хромель

Алюмель

-270 до 1372

от 200 до 1372

N

Никросил

Нисил

-270 до 1300

от -200 до 1300

R

Платина-13% родий

Платина

-50 до 1768

-50 до 1768

S

Платина-10% родий

Платина

-50 до 1768

-50 до 1768

Т

Медь

Константан

-270 до 400

от 200 до 400

B

Платина

Родий

0 до 1820

250 до 1820

E

Хромель

Константан

-270 до 1000

от 200 до 1000

Таблица 1. Типы термопар

Компенсация холодного спая

Для термопар

требуется некоторая форма эталона температуры для компенсации нежелательных паразитных термопар. Паразитная термопара создается, когда вы подключаете термопару к измерительному оборудованию. Поскольку клеммы на оборудовании изготовлены из материала, отличного от материала провода термопары, на стыках, называемых холодными спаями, создается напряжение, которое изменяет выходное напряжение самой термопары.Вы можете измерить температуру в этом эталонном спайе с помощью датчика температуры прямого считывания, такого как термистор или датчик IC, а затем вычесть термоэлектрические вклады паразитных термопар. Этот процесс называется компенсацией холодного спая (CJC). Вы должны указать свой источник CJC или постоянное значение (обычно 25 ° C) при настройке измерения термопары в программном обеспечении.

Расположение выводов вашего DAQ-устройства

Прежде чем подключать какие-либо сигналы, найдите распиновку вашего устройства.

  1. Откройте Measurement & Automation Explorer (MAX) и разверните Устройства и интерфейсы.
  2. Щелкните правой кнопкой мыши имя устройства и выберите «Назначение выводов устройства».

Рисунок 1. Справка по терминалам устройства

Следующие типы клемм соответствуют измерениям с помощью термопар:

  1. TC X (+/-) – Большая часть оборудования термопар NI относится к клеммам TC + и TC- для каждого канала дифференциального измерения.
  2. AI X (+/-) – Некоторые устройства могут вместо этого ссылаться на AI x + и AI x -, где x относится к номеру канала.
  3. COM – Общая клемма заземления для всех каналов DI может быть изолирована от земли, в зависимости от вашего устройства.

Настройка измерения термопары

Вы можете использовать NI MAX для быстрой проверки точности вашей измерительной системы. Настройка. Используя глобальный виртуальный канал NI-DAQmx, вы можете настроить измерение термопары без какого-либо программирования.Виртуальный канал – это концепция архитектуры драйвера NI-DAQmx, используемая для представления набора настроек свойств устройства, которые могут включать в себя имя, физический канал, входные терминальные соединения, тип измерения или генерации и информацию о масштабировании.

Для начала выполните следующие действия:

  1. Открыв MAX, щелкните правой кнопкой мыши Data Neighborhood и выберите Create New.
  2. Выберите NI-DAQmx Global Virtual Channel и нажмите Next.
  3. Выберите Получить сигналы »Аналоговый вход» Температура »Термопара

Рисунок 2. Создание виртуального канала NI-DAQmx

  1. Выберите ai0 или любой другой физический канал, который вы собираетесь подключить к термопаре. Физический канал – это терминал или вывод, на котором вы можете измерять или генерировать аналоговый или цифровой сигнал. Один физический канал может включать в себя более одной клеммы или вывода, как в случае входного канала дифференциальной термопары. В этом случае ai0 соответствует TC0 + и TC0- на схеме выводов NI-9211.

Рисунок 3. Физические каналы устройства

  1. Щелкните Далее и введите имя глобального виртуального канала или оставьте значение по умолчанию.
  2. Нажмите Finish, чтобы увидеть следующий экран в MAX:

Рисунок 4. Настройка канала термопары в MAX

  1. На вкладке настроек введите минимальное и максимальное значения температуры, которые вы ожидаете считывать с термопары (от 0 ° C до 100 ° C по умолчанию).
  2. Выберите тип термопары и CJC Source и CJC Value .

Подключение термопары к устройству

Следующим шагом является физическое подключение термопары к вашему DAQ-устройству.

  1. Щелкните вкладку Схема подключения в MAX, чтобы продолжить.

Рисунок 5. Схема подключения термопары

Каждый провод термопары имеет положительный и отрицательный вывод. Схема подключения показывает, какие контакты на вашем DAQ-устройстве должны быть подключены в соответствии с выбранным вами физическим каналом.Подключите положительный провод термопары к клемме TC +, а отрицательный провод термопары к клемме TC–. Если вы не уверены, какой из выводов термопары положительный, а какой отрицательный, проверьте документацию на термопару или катушку с проволокой термопары.

Если вы используете экранированную термопару, подключите клемму COM вашего устройства к экрану, а экран – к опорному синфазному напряжению термопары. Синфазное опорное напряжение – это напряжение в пределах ± 1.2 В синфазного напряжения термопары. Если вы используете плавающую термопару или термопару в пределах ± 1,2 В от заземления, подключите COM и экран к заземлению. Методика заземления экрана может варьироваться в зависимости от области применения. См. Рисунок 6 для иллюстрации типичной конфигурации экрана.

Рисунок 6. Подключение экранированной термопары

Используйте глобальные виртуальные каналы NI-DAQmx для предварительного просмотра ваших измерений.

  1. Пока MAX все еще открыт, снова щелкните вкладку NI-DAQmx Global Channel и нажмите кнопку Run. Значение температуры вашей термопары отображается в верхней части экрана.

Рисунок 7. Предварительный просмотр измерения термопары в MAX

Вы можете просмотреть сигнал в табличной форме или в виде графика, выбрав График в раскрывающемся списке Тип дисплея . У вас также есть возможность сохранить ваш глобальный виртуальный канал NI-DAQmx, если вы захотите снова обратиться к этому экрану конфигурации в будущем.

Пред. Подключение и настройка оборудования Введение в LabVIEW Следующие

Примечания по использованию термопар | Охлаждение электроники

Введение

Термопары

являются наиболее широко используемыми датчиками температуры в испытательных и опытно-конструкторских работах. Точные измерения температуры можно производить с небольшими затратами с помощью заводских датчиков и обычных вольтметров низкого уровня.

Что такое термопары и как они работают?

Любые два провода из разных материалов можно использовать в качестве термопары, если они соединены вместе, как показано на рисунке 1.Соединение AB называется «стыком». Когда температура перехода, T Jct , отличается от эталонной температуры, T Ref , низкое напряжение постоянного тока E будет доступно на клеммах +/-. Значение E зависит от материалов A и B, от эталонной температуры и от температуры перехода. Основные уравнения для двухпроводных термопар показаны в формуле. 1 до уравнения. 4. Если в цепи больше двух проводов, потребуется больше терминов.

Рис.1 Самая простая термопара

Из уравнения. 1, мы можем видеть, что ЭДС создается проводами, а не соединением: соединение является просто электрическим соединением между двумя проводами. Сигнал генерируется в проводах, где градиент температуры dt / dx не равен нулю: провода с однородной температурой не генерируют ЭДС. Если оба провода одинаковы при калибровке, то уравнение. 2, и если оба провода начинаются в точке T Ref и заканчиваются точкой T Jct , тогда уравнение. 3 применяется.Таблицы ЭДС-температуры можно использовать только в том случае, если цепь состоит только из двух проводов, оба из которых одинаковы при калибровке, и оба начинаются с T Ref и заканчиваются T Jct . Когда учитываются только небольшие перепады температур, значения A и B можно рассматривать как константы, и уравнение 4 дает хорошее приближение к ЭДС.

Материалы для термопар

Тремя наиболее распространенными сплавами термопар для умеренных температур являются железо-константан (тип J), медь-константан (тип T) и хромель-алюмель (тип K).

    1. Первый названный элемент пары является положительным элементом.
    2. Минусовой провод имеет красный цвет (действующие стандарты США).

В зависимости от точности калибровки для каждого типа доступны три сорта проволоки: прецизионная, стандартная и выводная. Калибровка провода термопары PrecisionGrade гарантируется в пределах +/- 3,8% или 1 ° C (2 ° F), в зависимости от того, что больше, в то время как стандартный класс находится в пределах +/- 3,4% или 2 ° C (4 ° F), и качество свинцовой проволоки в пределах +/- 1%.Заявление о точности можно интерпретировать как процент разницы между T Jct и T Ref . Учитывая низкую стоимость даже самого лучшего материала, трудно оправдать покупку любого материала, кроме прецизионного, даже для удлинительного провода.

Все три типа (J, K и T) доступны в виде изолированных дуплексных пар диаметром от 0,001 дюйма и выше. Для точности и минимальных помех в системе, чем меньше длина проволоки, тем лучше, но проволока диаметром менее 0,003 дюйма очень хрупкая.

Железо-константан : железо-константан (тип J, белый и красный цвет) генерирует около 50 мкВ / ° C (28 мкВ / ° F). Железная проволока магнитная. Соединения могут быть выполнены сваркой или пайкой с использованием обычных припоев и флюсов.

Термопары

Iron-Constantan могут генерировать гальваническую ЭДС между двумя проводами, и их не следует использовать в приложениях, где они могут намокнуть.

Chromel-Alumel : Chromel-Alumel (тип K, желтый и красный цвет) генерирует около 40 мкВ / ° C (22 мкВ / ° F).Алюмельная проволока магнитная. Соединения могут быть выполнены сваркой или пайкой, но необходимо использовать высокотемпературные припои из серебра и специальные флюсы.

Термопары

Chromel-Alumel генерируют электрические сигналы, в то время как провода изгибаются, и их не следует использовать в вибрирующих системах, если не предусмотрены контуры для снятия натяжения.

Медь-константан : Медь-константан (тип T, синяя и красная цветовая кодировка) генерирует около 40 мкВ / ° C (22 мкВ / ° F). Ни один из проводов не является магнитным. Соединения могут быть выполнены сваркой или пайкой общедоступными припоями и флюсами.

Медь-константановые термопары

очень чувствительны к ошибкам проводимости из-за высокой теплопроводности меди, и их не следует использовать, если вдоль анизотермы не могут быть проложены длинные отрезки проволоки (от 100 до 200 диаметров проволоки).

Зонды для термопар

Самый простой (и дешевый, и самый быстрый) термопарный зонд – это просто пара проводов, скрученных или скрученных вместе на одном конце, а другой конец подсоединен к клеммам вольтметра. Однако чаще зонды покупаются или производятся на месте.

Покупка термопар : Термопары можно приобрести у ряда поставщиков, и, вообще говоря, они легко доступны. Однако будут времена, когда потребуется новая термопара – сейчас, а не завтра, – поэтому каждая лаборатория должна быть в состоянии изготавливать простые термопары.

Заводские термопары: Большинство термопар, необходимых для охлаждения электроники, можно изготовить собственными силами из массивных проводов термопар, купленных в комплекте с изолированными парами.Если имеется термопарный сварочный аппарат или любой сварочный аппарат с тонкой проволокой, сварка, как правило, выполняется быстрее и проще, чем пайка. Для соединения можно использовать любой припой, который смачивает оба провода. Держите валик или шарик припоя в пределах 10–15% диаметра проволоки. При прочих равных условиях термопара с паяным спаем так же точна, как и термопара со сварным спаем.

Системы эталонных температур и зонные боксы

Сигнал термопары зависит как от температуры холодного спая, так и от температуры измерительного спая.Существует несколько различных систем для установления эталонной температуры.

Ледяные бани : Ледяные бани широко используются, поскольку они точны и недороги. Любая питьевая вода замерзает при температуре примерно 0,01 ° C от нуля. Термос Adrug store будет поддерживать 0 ° C в течение нескольких часов, если наполнить его мелко измельченным льдом, а затем залить водой.

Каталожные номера с электронным управлением : Доступны устройства опорной температуры с электронным управлением, как для высоких температур, так и для измерения температуры замерзания.Эти устройства требуют периодической калибровки и, как правило, не так стабильны, как ледяные ванны, но более удобны.

Системы с компенсированной эталонной температурой : Специальные индикаторы температуры подключают каждую термопару к соединительной панели внутри корпуса и используют схему компенсации для подачи сигнала, который компенсирует температуру панели перед расчетом температуры.

Блоки зон : Блок зоны – это область с однородной температурой, используемая для обеспечения того, чтобы все соединения, выполненные в ней, имели одинаковую температуру.Температуру не нужно ни контролировать, ни измерять – она ​​должна быть только однородной. Схемы, использующие блоки зон, показаны на рисунках 3 и 4.

Простую коробку для зон можно сделать, приклеив барьерную планку электрика внутрь небольшого алюминиевого корпуса с толстыми стенками, закрытого для предотвращения циркуляции воздуха.

Измерительные приборы

Есть два варианта:

    1. Используйте баню с эталонной температурой (например, ледяную баню) и вольтметр общего назначения, интерпретируя сигнал с помощью таблицы, вручную или с помощью программного обеспечения.
    2. Используйте специальный индикатор температуры с компенсацией эталонной температуры.

Система справочной ванны / вольтметра / таблицы более гибкая, потенциально более точная и может использоваться для измерения разницы температур, а также уровней температуры. Специальные индикаторы температуры более удобны для рутинных измерений.

Цепи

Идеальная термопара состоит из пары непрерывных однородных проводов из разнородного материала, соединенных вместе на одном конце с другим концом пары в области «эталонной температуры», как показано ранее на Рисунке 1.На практике сигнал должен выводиться из области эталонных температур на вольтметр при комнатной температуре. Для этого используется пара медных проводов (от той же катушки), как показано на Рисунке 2.

Рис. 2. Простейшая на практике термопара, иллюстрируемая проволокой железо-константан.

На следующих рисунках показаны более сложные схемы, включающие переключатели, соединители и эталонные ванны для одной или нескольких термопар. Измерения, выполненные с использованием этих схем, будут такими же точными, как и измерения, полученные, если бы каждая термопара была «жестко подключена» к своей собственной эталонной ванне и вольтметру.

Разъемы : На рисунке 3 показана схема, в которой используются удлинительные провода и соединитель вместо непрерывных отрезков провода. Разъем может быть либо разъемом для термопары, либо барьерной полосой внутри зонной коробки. Если удлинительные провода от той же катушки с проводом, что и зонд, эта схема в точности эквивалентна идеальной схеме.

Рисунок 3. Схема с удлинителями и разъемом зонной коробки.

Несколько термопар : На рисунке 4 показана схема для считывания показаний ряда термопар (показаны три) с помощью вольтметра, шкалы с однородными температурными зонами, двухполюсного селекторного переключателя (также однородного по температуре) и бани с эталонной температурой.Между блоком зон и селекторным переключателем можно использовать многожильный ленточный кабель и «нажимные» разъемы. Каждый соединитель на двух концах ленточного кабеля должен находиться внутри зонной коробки, но эти две коробки не обязательно должны иметь одинаковую температуру.

Рис. 4. Схема зонной коробки для считывания многих термопар, в основном с медным проводом.

Коробка зон и коробка переключателя должны быть изотермическими; их следует хранить вдали от источников тепла, прямых солнечных лучей и т. д.

На рисунке 5 показана другая схема для работы с несколькими термопарами (показаны три), в которых каждое напряжение считывается отдельно, включая сигнал температуры зоны-бокса. Сигнал блока зоны должен быть добавлен к сигналу от каждого канала, чтобы получить общую ЭДС, которую затем следует использовать для определения температуры.

Рисунок 5. Альтернативная схема подключения для считывания показаний нескольких термопар с помощью одного вольтметра.

Электропроводку всегда следует проверять: напряжение на канале эталонной термопары должно быть близко к нулю до того, как эталонная термопара будет помещена в ледяную баню, и должно соответствовать температуре зонной коробки после этого.

Если используется выделенный многоканальный индикатор температуры, область, показанная здесь в виде прямоугольника зоны, представляет панель подключения термопары, встроенную в индикатор температуры.

Со специальным индикатором температуры нет необходимости использовать ветвь эталонной ванны схемы, поскольку внутренняя электроника системы всегда будет добавлять поправку к сигналу термопары в зависимости от температуры панели.

Разница в измерениях : Разницу температур между двумя точками можно напрямую измерить, соединив два отрицательных провода вместе (при комнатной температуре) и проведя измерения между двумя положительными проводами.Величина дает разницу температур, а положительный провод подключается к более горячему из двух мест. Такой подход не дает преимущества в точности по сравнению с считыванием двух термопар по отдельности и вычитанием значений температуры. На рисунке 6 показана 4-проводная схема, обеспечивающая очень высокую точность измерения небольших перепадов температур. Одна пара используется в качестве термопары для определения уровня температуры, а одна пара используется для определения разницы температур между двумя точками.

Рис. 6. Использование четырехпроводной термопары для проверки электрических помех в цепи.

Два медных удлинительных провода не должны создавать ЭДС независимо от уровня температуры. Это можно подтвердить, запустив систему вначале с переключающим звеном через два медных провода внутри блока локальной зоны. «Местная калибровка» (микровольт / градус на уровне измеренной температуры) должна использоваться для интерпретации разности напряжений. При использовании проволоки прецизионного класса точность измерения составляет +/- 3/8% от разницы, при условии, что температура в поле локальной зоны близка к одной из двух измеренных точек.

Проверка электрических наводок : 4-проводная термопара может использоваться как для измерения температуры, так и для проверки электрических наводок. Все четыре провода спаяны вместе, образуя измерительный переход. Считывание любой пары как термопары дает температуру соединения. Считывание через любую пару одинаковых проводов проверяет наличие электрического наводки: два одинаковых провода не могут генерировать термоэлектрический сигнал, поэтому наличие напряжения на двух железных проводах является явным свидетельством электрического шума.

Измерение температуры поверхности

При измерении температуры поверхности возникают три основные проблемы: (1) решить, что необходимо знать о температуре поверхности, (2) выбрать место для ее измерения и (3) обеспечить хороший тепловой контакт термопары в выбранном месте.

Два наиболее часто задаваемых вопроса:

(1) Какая максимальная температура?

(2) Какова средняя температура поверхности?

Температура поверхности компонентов в пластиковом корпусе может сильно различаться.Горячее пятно может быть небольшим, всего 1/4 дюйма в диаметре, и иметь резкий пик, а измеренная температура будет сильно зависеть от расположения термопары. Лучшей практикой было бы сначала использовать технику визуализации (жидкокристаллический, или инфракрасный), а затем поместить термопару в горячую точку.

Для обеспечения точного измерения температуры поверхности, длина, равная диаметру примерно 20 проводов (включая изоляцию), должна проходить по изотерме с использованием теплопроводящего цемента.Для точечного измерения заверните эту длину в плотную плоскую спиральную катушку. В качестве альтернативы, припаяйте соединение к куску медной ленты для шин (компания 3M), возможно, квадрат 1/16 дюйма, и приклейте его к поверхности.

Всегда используйте самый маленький провод, с которым можно работать без слишком сильного обрыва.

Измерение температуры газа

При измерении температуры воздуха существуют три основные проблемы:

(1) решая, что вы хотите знать о температуре воздуха,

(2) выбор репрезентативного места для измерения и (3) разрыв теплового соединения между спаем термопары и оборудованием, которое его поддерживает.

Температура охлаждающего воздуха сильно меняется в проточном канале, особенно вблизи нагретых поверхностей. Наиболее частые вопросы:

(1) Какова средняя температура ? и, (2) Какова эффективная температура охлаждающей жидкости в этом месте?

Средняя температура (средняя совокупная температура) – это фиктивная температура, определяемая как полная тепловая энергия, переносимая потоком. Для ее измерения нет подходящего места.Единственный практический подход – это оценить расход и тепловыделение и вычислить среднюю температуру.

Эффективная температура охлаждающей жидкости – это температура, которой может достичь изолированный пассивный компонент: адиабатическая температура компонента в термодинамическом смысле. Для прохода, обогреваемого в основном с одной стороны, эффективная температура хладагента у обогреваемой стенки всегда выше среднего значения из-за температурного расслоения в хладагенте.

Термопара, расположенная немного выше по потоку от компонента и немного выше его верхней поверхности, вероятно, будет показывать значения, близкие к эффективной температуре для этого компонента. Эффективная температура различается для каждого компонента, так как она зависит от линий тока, попадающих на него.

При измерении температуры воздуха изолируйте спай термопары от оборудования, которое его поддерживает. Вообще говоря, потоку между стыком и местом крепления должно быть около 20 диаметров.Установите соединение «смотря вверх по потоку» с проводами, тянущимися вниз по потоку.

Следует использовать самый маленький провод, с которым можно работать без повреждений.

2-проводный RTD – Подключение 2-проводного RTD

Зачем нужен 2-проводной RTD?

Это самая простая и наименее дорогая конфигурация, но также и наиболее ограничивающая. Использование 2-проводных резистивных датчиков температуры обеспечивает точное измерение температуры, когда приемное устройство подключается непосредственно к датчику без использования удлинительного провода.Собственное сопротивление, вызванное использованием удлинительных проводов, не может быть компенсировано при использовании 2-проводной конфигурации. Удлинительные провода также подвержены коррозии, которая может еще больше ухудшить показания.

Когда точность не критична, наименее дорогостоящий двухпроводной RTD; предложение. Использование выводных проводов для размещения любого расстояния между двухпроводным RTD и приемным устройством еще больше снизит его точность.Потенциал низкой точности двухпроводного RTD проистекает из его неспособности компенсировать длину провода, сопротивление, которое изменяет значение в омах исходного сигнала. Двухпроводной RTD следует использовать только в приложениях, где приемное устройство подключается непосредственно к датчику

.

Код цвета 2-проводного RTD

Цвета выводных проводов определены в стандарте IEC 60751-2008, где все цвета проводов показаны на следующем рисунке.

  • Прецизионная калибровка RTD с помощью ITS-90, IPTS-68, Calandar Van Dusan или полиномиальной диаграммы
  • Калибровка промышленных RTD с данными и отклонениями от IEC-751
  • Измерители, передатчики и калибровка переключателей
  • Термистор и биметаллическая калибровка
  • Схема электрических соединений 2-проводного резистивного датчика температуры


    Показан 2-проводный резистивный датчик температуры, подключенный к типовой схеме моста Уитстона.Es – напряжение питания; Eo – выходное напряжение; R1, R2 и R3 – постоянные резисторы; а RT – это RTD. В этой некомпенсированной схеме сопротивление выводов L1 и L2 складывается непосредственно с RT

    .

    Измерение температуры с помощью термопар ~ Изучение контрольно-измерительной техники

    Датчики температуры:
    Температура – это мера средней молекулярной кинетической энергии в веществе.Отсюда следует, что с увеличением кинетической энергии вещества увеличивается и температура. Измерение температуры основывается на передаче тепловой энергии от обрабатываемого материала к измерительному устройству. Следовательно, измерительное устройство должно зависеть от температуры.

    Существует два основных типа промышленных датчиков температуры, а именно:

    1) Свяжитесь с

    2) Бесконтактный

    Контактные датчики температуры – наиболее распространенный и широко используемый способ измерения температуры.Три основных типа:

    1) Термопары

    2) Температурные датчики сопротивления (RTD)

    3) Термисторы

    Все эти типы температурных устройств различаются по электрическому сопротивлению изменению температуры. Скорость и пропорция изменений различаются между тремя типами, а также различаются внутри классов типов.

    Бесконтактные датчики температуры :

    Бесконтактное измерение температуры является более специализированным и может выполняться с использованием следующих технологий:

    1) Инфракрасный

    2) Акустика

    Термопары:
    Термопара состоит из двух проводов из разнородных металлов, таких как железо и константан, электрически соединенных на одном конце.Нагревание соединения двух металлов создает напряжение между двумя проводами. Это напряжение называется E.M.F. (электродвижущая сила) и пропорциональна температуре.

    Большинство металлов для термопар создают взаимосвязь между двумя температурами и ЭДС. следующим образом:

    е = а (Т1 – Т2) + b (Т12 – Т22)

    e – ЭДС, a и b – постоянные для термопары, T1 и T2 – температуры. Отношение почти линейное во всем рабочем диапазоне.

    Для термопары требуется эталонный спай, расположенный последовательно с чувствительным спаем. Поскольку два перехода находятся при разных температурах, возникает тепловой ЭДС. Эталонный спай используется для корректировки измерения чувствительного спая. Схема подключения термопары / прибора показана на схеме ниже:

    Термопары свариваются плавлением, образуя чистое соединение, которое поддерживает целостность цепи, а также обеспечивает высокую точность. Заземленные спая обеспечивают хороший тепловой контакт с защитой от окружающей среды.Незаземленные и изолированные переходы обеспечивают электрическую изоляцию от оболочки датчика.

    Термопары обычно заключены в защитную металлическую оболочку. Материал оболочки может быть из нержавеющей стали, пригодной для температур до 870 ° C. Для температур до 1150 oC используется инконель. Оксид металла может быть уплотнен в оболочке. Это обеспечивает механическую опору, а также электрически изолирует спай термопары. Термопара с минеральной изоляцией в металлической оболочке стала общепринятой нормой в большинстве отраслей промышленности.В них используются различные термостойкие и устойчивые к коррозии оболочки, а изоляция из оксида магния имеет чрезвычайно высокую чистоту (99,4%).

    Большинство термопар изготавливаются с наконечниками различной конфигурации. Для максимальной чувствительности и быстрого отклика переход разнородных металлов может быть без оболочки (оголенным). Однако такая конструкция делает термопару более хрупкой. Наконечники с оболочкой типичны для промышленного применения, доступны в заземленной или незаземленной форме:

    Термопары
    с заземленным наконечником демонстрируют более быстрое время отклика и большую чувствительность, чем термопары
    с незаземленным наконечником, но они уязвимы для контуров заземления: обходных путей для электрического тока между проводящей оболочкой термопары и какой-либо другой точкой в ​​цепи термопары.Чтобы избежать этого потенциально неприятного эффекта, большинство промышленных термопар часто имеют незаземленную конструкцию.

    Преимущества датчиков термопар:
    • Низкая стоимость
    • Малый размер
    • Прочный
    • Широкий диапазон применения
    • Достаточно стабильный
    • Точность при больших перепадах температуры
    • Обеспечьте быстрый ответ
    Недостатки датчиков термопар :
    • Очень слабый выходной сигнал, милливольты
    • Ограниченная точность при небольших колебаниях температуры
    • Чувствителен к электрическим помехам
    • Нелинейный
    • Сложное преобразование ЭДС в температуру
    Типы термопар:
    Существует множество различных типов термопар, каждая из которых имеет свой цветовой код для проводов из разнородных металлов.Вот таблица, в которой показаны буквенные обозначения ANSI для типов термопар и их стандартизованные цвета, а также некоторые отличительные характеристики типов металлов, помогающие определить полярность, когда цвета проводов нечетко видны:
    Дизайн букв ANSI Ножка (клеммы) Металлическая композиция Точка плавления Диапазон температур
    ° С ° F
    Б P Платина –
    30% родий
    1825 3320 0 – 1820 ° C
    32 – 3308 ° F
    N Платина –
    6% Родий
    E P хромель 1220 2230 -270 – 1000 ° C
    -454 – 1832 ° F
    N Константан
    Дж P Утюг 1220 2230 -200 – 1200 ° C
    -328 – 2192 ° F
    N Константан
    К P хромель 1400 2550 -270 – 1372 ° C
    -454 – 2501 ° F
    N Алюмель
    N P Никросил 1340 2440 -270-1300 ° C
    -454-2372 ° F
    N нисил
    R P Платина –
    13% родий
    1770 3215 -50-1768 ° C
    -58-3214 ° F
    N Чистая платина
    S P Платина –
    13% родий
    1770 3215 -50-1768 ° C
    -58-3214 ° F
    N Чистая платина
    т P Медь 1080 1980 -270-400 ° C
    -454-752 ° F
    N Константан

    Примечание P обозначает Положительный вывод . N обозначает отрицательную клемму

    Кривые основных значений для термопар
    Кривые ниже представляют собой график зависимости теплового напряжения различных типов термопар, выделенных в таблице выше, от температуры:

    Проблемы с термопарой:
    Поскольку термопары можно использовать в условиях высоких температур, удлинительные провода могут быть повреждены из-за чрезмерного нагрева. Если в проводах возникнет короткое замыкание, его может не удастся обнаружить.Чувствительное оборудование больше не будет измерять температуру на стыке чувствительного элемента, а вместо этого будет измерять температуру в месте короткого замыкания.

    Если новая термопара установлена, но не контактирует с защитной гильзой, возникает воздушный зазор, который влияет на время срабатывания и может отличаться от фактической температуры. Можно использовать термопасту, и ее следует наносить только на кончик, где происходит измерение температуры. Глубина введения также является важным фактором, поскольку чем глубже ввод, тем точнее измерение.Термопаста может компенсировать некоторую короткую длину, но ее использование ограничено, если недостаток слишком велик.

    Замена термопар в защитных гильзах может быть очень сложной задачей. Важно убедиться, что отверстие защитной гильзы очищено. Во время переключения или только через некоторое время возможно (и, следовательно, вероятно!), Что материал может накапливаться на дне колодца, который может изолировать термопару от оболочки и препятствовать передаче тепла.

    Другая проблема заключается в том, что новая термопара имеет массу, отличную от старой.Это может повлиять на время отклика и, хотя это не может повлиять на точность, может повлиять на стабильность в замкнутой системе.

    Заземление может быть еще одной проблемой, когда точность и отклик могут различаться для заземленных и незаземленных устройств.

    Режимы отказа датчиков термопары:
    Обрыв цепи в детекторе термопары означает, что нет пути прохождения тока, поэтому это приведет к низкому (за пределами шкалы) показаниям температуры.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *